一种飞行器及其控制方法

1.一种飞行器，其特征在于：包括机体[1]，桨叶安装盘[2]，桨叶[3]，子驱动器[4]，支撑装置[5]，主安定面[6]以及调整舵面[7]，桨叶安装盘[2]安装于机体[1]顶端，与机体[1]同轴安装，并可相对于机体[1]进行回转运动，桨叶[3]沿桨叶安装盘[2]周向均布呈辐射状，同时桨叶[3]可绕自身的安装轴转动，每个桨叶[3]可沿设置于其中部的铰链折叠，支撑装置安装于机体[1]下端，主安定面[6]沿机体周向均布于机体[1]下侧，调整舵面[7]固定于每个主安定面[6]末端，可相对于主安定面[6]进行偏转，子驱动器[4]沿桨叶展向平行布置于每个桨叶上。
2.如权利要求1所求的一种飞行器，其特征在于：机体[1]、桨叶安装盘[2]、桨叶[3]表面设置有太阳能电池板，为子驱动器[4]提供能量。
3.一种飞行器控制方法，其特征在于：包含以下步骤：
A：当飞行器于地面或水面舰艇存放时，通过将每组桨叶[3]按照统一的方向折叠，减小飞行器占地空间；
B：当飞行器于受限场地起飞与降落时，保持桨叶[3]折叠，通过调整桨叶[3]安装角度，使每个子驱动器[4]的驱动力方向垂直于地面，实现垂直起飞与降落，起飞后飞行器桨叶[3]展开，并绕桨叶[3]安装轴转动，使每个子驱动器[4]产生的驱动力方向和桨叶随桨叶安装盘[2]的旋转平面平行，驱动桨叶[3]转动来获得升力；
C：当飞行器于开阔场地起飞与降落时，展开桨叶[3]，调整桨叶[3]安装角度，使每个子驱动器[4]产生的驱动力方向和桨叶[3]随桨叶安装盘[2]的旋转平面平行；
D：当飞行器处于平飞或悬停工作状态时，改变调整舵面[7]的偏转角度，使机体[1]相对其转轴静止；
E：当飞行器需要在空中改变姿态时，调整桨叶[3]角度，使子驱动器[4]能够产生与桨叶安装盘[2]转动平面垂直的分量，对每一组转过飞行器规划的姿态转变平面的子驱动器[4]，进行瞬时增加有助于飞行器偏转的力，实现飞行器的姿态调整。

一种飞行器及其控制方法\n技术领域\n[0001] 本发明属于飞行器设计领域，具体涉及一种飞行器及其控制方法。\n背景技术\n[0002] 当今最接近本发明的飞行器包括两种：自转旋翼机与直升机。这两种飞行器在高度控制，航向控制等方面有所不同。\n[0003] 自转旋翼机的旋翼是无动力自转，旋翼总距大小变化影响旋翼自转转速，因此依靠总距并不能控制旋翼机实现爬升或下降。自转旋翼的转速受桨盘迎角及相对来流速度的影响比较明显，因此在高度控制时，依靠操纵旋翼桨盘迎角来改变旋翼转速。在桨盘迎角变化过程中，机身姿态角也会变化，从而引起前飞速度的变化。为了保持旋翼机稳定爬升或下滑，在操纵桨盘迎角的同时控制发动机推力，补偿掉前飞速度变化对旋翼转速的影响。而航向控制时，自转旋翼机除了可以操纵旋翼外，还有与固定翼类似的方向舵可以操纵，自转旋翼与方向舵的组合控制共同实现了旋翼机的转向。\n[0004] 直升机是通过操纵旋翼的总距进行高度控制的，总距大小的变化会引起旋翼升力的变化，当加大旋翼总距时，升力增加，若升力在竖直方向上的分量与无人直升机的重力相等，则直升机保持当前高度或者匀速升降，否则直升机加速上升或下滑。与直升机操纵旋翼总距实现高度控制不同，直升机的旋翼是发动机驱动恒速转动的。\n发明内容\n[0005] 本发明的目的是：提供一种飞行器及其控制方法，实现飞行器在狭小空间的垂直起降，增加飞行器作战的灵活性，实现子驱动器带动桨叶提供升力的设计方式，提高机械转换效率，并实现在机体、桨叶上布置太阳能电池板使得飞行器续航时间大大增长，适应现代战争的要求。\n[0006] 本发明的技术方案是：一种飞行器，包括机体1，桨叶安装盘2，桨叶3，子驱动器4，支撑装置5，主安定面6以及调整舵面7，桨叶安装盘2安装机机体1顶端，与机体1同轴安装，并可相对于机体1进行回转运动，桨叶3沿桨叶安装盘2周向均布呈辐射状，同时桨叶3可绕自身的安装轴转动，每个桨叶3可沿设置于其中部的铰链折叠，支撑装置5安装于机体下端，主安定面6沿机体周向均布于机体下侧，调整舵面7固定于每个主安定面6末端，可相对于主安定面6进行偏转，子驱动器4沿桨叶3展向平行布置于每个桨叶上。\n[0007] 进一步地：机体1、桨叶安装盘2、桨叶3表面设置有太阳能电池板，为子驱动器4提供能量。\n[0008] 一种飞行器控制方法，其特征在于：包含以下步骤：\n[0009] A：当飞行器于地面或水面舰艇存放时，将每组桨叶3按照统一的方向折叠，减小其占地空间；\n[0010] B：当飞行器于受限场地起飞与降落时，保持桨叶3折叠，通过调整桨叶3的安装角度，使每个子驱动器4的驱动力方向垂直于地面，由子驱动器提供升力，实现垂直起飞与降落；起飞后飞行器桨叶3展开，使每个子驱动器4产生的驱动力方向和桨叶随桨叶安装盘2的旋转平面平行，驱动桨叶3的转动来获得升力；\n[0011] C：当飞行器于开阔场地起飞与降舵时，展开桨叶3，通过调整桨叶3安装角度，使每个子驱动器4产生的驱动力方向和桨叶3随桨叶安装盘2的旋转平面平行；\n[0012] D：当飞行器处于平飞或悬停工作状态时，改变调整舵面7的偏转角度，使机体相对其转轴静止；\n[0013] E：当飞行器需要在空中改变姿态时，调整桨叶3角度，使子驱动器4能够产生桨叶安装盘2转动平面垂直的分量，对每一组转过飞行器规划的姿态转变平面的子驱动器4，进行瞬时增加有助于飞行器偏转的力，实现飞行器的姿态调整。\n[0014] 本发明所产生的有益效果：本发明一种飞行器及其控制方法，通过子驱动器带动可折叠的大螺旋桨叶来提供升力，可大大提高机械转换效率。同时桨叶绕其自身的安装轴转动，使得飞行器可以实现在较为狭小位置的垂直起降，降低了飞行器对作战环境的要求，大大增强了飞行器作战的灵活性。并且采用太阳能技术，有效利用能源，并且不过多地增加飞行器重量，在不影响飞行器性能的基础上，实现了飞行器的长时间续航。\n附图说明\n[0015] 图1是本发明一种飞行器的结构原理图；\n[0016] 图2是本发明一种飞行器的一种折叠状态示意图；\n[0017] 图3是本发明一种飞行器的桨叶折叠起飞状态示意图；\n[0018] 图4是本发明一种飞行器的桨叶展开状态示意图；\n[0019] 图5是本发明一种飞行器的桨叶展开后倾转状态示意图；\n[0020] 其中，1-机体，2-桨叶安装盘，3-桨叶，4-子驱动器，5-支撑装置，6-主安定面以及\n7-调整舵面。\n具体实施方式\n[0021] 下面结合说明书附图对本发明作进一步详细描述，请参阅图1和图5。\n[0022] 一种侦察用飞行器，包括机体1，桨叶安装盘2，桨叶3，子驱动器4，支撑装置5，主安定面6以及调整舵面7，机体1为回转体，桨叶安装盘2安装在机体1顶端，与机体1同轴安装，并可相对于机体1进行回转运动，桨叶3沿桨叶安装盘2周向均布呈辐射状，同时桨叶3可绕自身的安装轴转动，每个桨叶可沿设置于其中部的铰链折叠，支撑装置5安装于机体下端，主安定面6沿机体周向均布于机体下侧，调整舵面7固定于每个主安定面6末端，可相对于主安定面6进行偏转，子驱动器4沿桨叶展向布置于每个桨叶3上，两两平行布置。其中桨叶3由电力驱动机构实现其绕安装轴转动，子驱动器4为桨扇式电驱动发动机。\n[0023] 一种飞行器控制方法，其特征在于：包含以下步骤：\n[0024] A：当飞行器于地面或水面舰艇存放时，通过将每组桨叶3按照统一的方向折叠，减小其占地空间，见图2；\n[0025] B：当飞行器于受限场地起飞与降落时，保持桨叶3折叠，通过调整桨叶安装角度，使每个子驱动器4的驱动力方向垂直于地面，实现垂直起飞与降落，见图3；起飞后，通过控制桨叶中部的铰链，展开桨叶3，见图4；桨叶展开后，使桨叶3绕其安装轴转动，使得桨叶逐渐倾转并旋转，见图5，最终倾转至图1所示状态。桨叶3连通桨叶安装盘2旋转起来后，子驱动器4的功能由提供全机的升力逐渐变为克服桨叶3旋转时的阻力，消耗功率大幅下降；\n[0026] C：当飞行器于开阔场地起飞与降落时，通过控制桨叶中部的铰链，展开桨叶3，调整桨叶3安装角度，使每个子驱动器4产生的驱动力方向和桨叶随桨叶安装盘2的旋转平面基本平行，如图1所示；\n[0027] D：当飞行器处于平飞或悬停工作状态时，通过舵面控制系统，改变调整舵面7的偏转角度，使机体1相对其转轴静止；\n[0028] E：当飞行器需要在空中改变姿态时，调整桨叶3角度，使子驱动器4能够产生与桨叶安装盘2转动平面垂直的分量的推力，对每一组转过飞行器规划的姿态转变平面的子驱动器4进行瞬时增加有助于飞行器偏转的力，实现飞行器的姿态调整(类似机枪射击同步协调器)。